冲旋钻井条件下的岩石破碎机理

• 作者: 刘清友 廖建华 朱海燕 王国荣 邓金根
• 来源期刊: 应用基础与工程科学学报
• 学科: 物理学
• 关键词: 冲旋钻井 破岩机理 有限元 边齿 平底钻头
• 年，卷（期）: 2012,（4）
• 页码范围: 622-631
• 分类号: O319.56
• 字数: 5182字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1005-0930.2012.08.008

摘要

冲旋钻井因其具有较高的钻速和较小的井斜,而广泛应用于矿山、石油与天然气领域的钻井工程中.为了揭示冲旋钻井的破碎机理,考虑静压、冲击和旋转的耦合作用,分别建立了牙齿和12 1/4”全尺寸平底钻头与岩石的三维冲击动力学模型.对所建立的模型进行有限元求解,结果显示:拉应力破碎是岩石破碎的主要形式,剪切应力、压应力破碎次之；岩石的破碎主要发生在岩石的拉应力失效阶段和卸载后的静压-旋转剪切破岩阶段；岩石在单齿的作用下可以显著地分成4个半球形区域；全尺寸钻头的破岩过程可以分成5个破碎阶段；边齿倾角越大,破岩侵深越小,破碎体积越大,齿顶应力越高；钻头边齿齿顶和齿孔应力均远高于中心齿,极易最先破坏；岩石越硬,牙齿侵入深度越小,破岩体积越大.研究结果与一系列的室内实验研究结果一致,可用于冲旋钻井钻头的优化设计及冲旋钻井参数的优选.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	廖建华		1	31	1.0	1.0